南昌洪都大桥、英雄大桥钢箱梁桥桥面浇筑式沥青混凝土铺装技术浅析

吴雪荣

摘要：对钢箱梁桥桥面铺装结构与材料研究，以适应洪都大桥、英雄大桥的使用条件非常必要，能够确保桥梁结构安全性和桥面铺装使用耐久性。

Abstract： It is necessary to study the structure and material of the deck pavement of steel box girder bridge to meet the use conditions of the Hongdu Bridge and the Yingxiong Bridge and to ensure the safety of the bridge structure and the durability of the bridge deck pavement.

关键词：洪都大桥；英雄大桥；钢箱梁桥；沥青混凝土；桥面铺装

Key words： Hongdu Bridge；Yingxiong Bridge；steel box girder bridge；asphalt concrete；bridge deck pavement

中图分类号：TU528.42 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）18-0149-02

1 钢桥面铺装概述

随着我国公路建设的快速发展和桥梁建造技术的日趋成熟，使得以高速公路为代表的基础设施和市政道路扩建得到了迅猛的发展。作为公路建设的一部分，正交异性钢桥面体系由于其独特的优势而成为钢箱梁桥建设中常采用的桥面板体系，并且得到了越来越多的应用。

南昌洪都大桥、英雄在桥是城市总体规划“三环十一射”交通主框架的一部分，该桥的建设，将对促进一江两岸城市布局和经济发展具有重要意义。洪都大桥（南主桥）主跨为85m+195m+85m双塔单缆面自锚式悬索桥；英雄大桥（北主桥）主跨为188m+88m独柱斜塔空间扭面北索斜拉桥。钢箱梁桥作为一种大跨径的主要结构，目前在南昌，甚至江西省，应用的比较少。因此，对于在江西这种亚热带湿润气候特色条件下，进行钢箱梁桥桥面铺装结构与材料研究，以适应该桥的使用条件非常必要，能够确保桥梁结构安全性和桥面铺装使用耐久性。

2 钢桥面铺装病害调查及成因分析

与普通路面铺装相比，桥面铺装是一种较为特殊的铺装工程，该铺装在长期使用中受到自然因素、行车荷载等诸多影响，导致其破坏相比普通路面铺装更为特殊，不仅具备普通路面铺装常见的破坏类型，还同时具有自身特有的破坏类型。本文通过分析钢桥面沥青铺装层破坏类型，在研究其破坏机理的基础上，提出如何解决桥面铺装工程中存在的弊端及不足。

2.1 钢桥面铺装病害调查

2.1.1 裂缝（纵向裂缝、横向裂缝、网裂等）破坏 在当前的桥面铺装中最常见的病害之一便是裂缝，裂缝的产生主要是由于橋面铺装层在长期受到行车荷载的反复作用下，导致铺装层开裂破坏，主要是由于其承受了过大的拉应变而造成的破坏。通常该破坏发生在U型肋或横隔板部位，因为这些部位负弯矩引起拉应变较大或者桥面板变形较大。引起开裂破坏的主要原因有：汽车荷载，超载车辆使得铺装面层产生的拉应力过大而开裂，重交通的反复作用使得沥青铺装层产生疲劳开裂；桥梁系刚度不足，钢桥面板厚度设计偏薄，U型肋宽度或间距过大等，导致桥面系整体刚度不足，铺装层难以有效地分散或承受局部轮载，整体协调变形，而出现开裂破坏。混凝土铺装层疲劳性能不足和铺装层刚度过大，在交通荷载的作用下，反复弯曲变形，在接近或达到其疲劳寿命后，即发生开裂破坏。对于环氧混凝土铺装结构，早期裂缝（龟裂、网裂、纵向开裂等）表现的更为明显，这与铺装层混合料模量过高有关系，较高的不能在交通荷载的作用下与桥面板协同变形而出现的。

2.1.2 车辙破坏 桥面在我国这种特殊的使用条件下，车辙对于变通沥青混凝土铺装存在致命性破坏作用。车辙是高温环境下，汽车荷载反复作用在沥青路面，从而产生的竖直方向永久变形的积累。因此，在桥面铺装层设计时车辙是必要的考虑因素，尤其是高温、重载条件下。车辙产生原因主要有：从内部和外部两方面分析车辙产生原因，内部因素：铺装层自身结构和材料热稳定性不佳，很难经受住汽车长时间的反复荷载作用，极易出现永久变形；外部因素，自然条件因素，气温高、环境恶劣等，交通因素，交通量大，超载车辆多等。

2.1.3 推移、拥包破坏 行车荷载引起的垂直力和水平力，综合作用在桥面铺装层产生的剪应力会导致推移、拥包破坏。若层间粘结强度不足，或者沥青混合材料自身的抗剪强度不足，那么该破坏就可能存在。

2.1.4 鼓包破坏 鼓包是桥面铺装特有的一种破坏类型。该破坏的出现是由于在桥面板和铺装层之间存在油污、水分等，而油污、水分等高温作用下会气化，但无法将气体排除，只能不断膨胀体积，如此便形成了鼓包破坏。此外，该破坏也体现在北方地区桥面铺装中因水集结冰。鼓包破坏究其原因是施工控制不严，在每道工序施工前，未能对层间界面清理干净，或未按规定的气温、湿度等要求施工而引起的。

2.1.5 坑槽等其它破坏 坑槽破坏的形式比较多，出现的部位也无规律，受影响的因素也比较多，如混合料离析、空隙率偏大，维修处治不当等等，都会引起坑槽破坏。

钢桥面铺装的破坏形式不止上述几种，还包括铺装表面局部松散、泛油、轮迹带表面光滑；使用材料抗磨光功能或者行车磨耗作用不足，导致的铺装抗滑性能不足；在长期行车荷载作用下，伸缩缝与铺装结合部位形成错台。

2.2 主要原因分析

2.2.1 重交通量、重交通荷载 对交通量的增长率预测不合理，实际的交通量远远超出了建设初期的预测交通量，路面一开通就处于超负荷运转。当前，在运营的车辆中，50%的运输车在超载运营，部分重载车的实际载重超出了额定荷载100%，接地轮胎压力超过1.2MPa的车辆频频出现。在火热的夏天，少量这种超载车辆，就足以使沥青混凝土铺装整体破坏。

2.2.2 气候条件恶劣 大跨径桥梁集中在长江中下游、沿海地区，主要施工城市是广州、上海、南京、武汉、重庆等，这些地区的气候特点是夏季长，且气温高，桥面沥青混凝土铺装层长时间处于60℃左右，经常会超过70℃，再加上重交通荷载的影响，极易导致病害和破坏出现。

2.2.3 铺装层混合料性能欠佳 作为特殊道面铺装工程，复杂的受力条件和苛刻的使用环境，要求桥面铺装用混合料具有优良的综合性能，如高温抗车辙性能、抗疲劳开裂性能等等，能够满足在重载、高温条件下桥面铺装的使用要求。现有的铺装结构很难完全适应这种使用条件。环氧沥青混凝土解决了高温稳定性问题，但其开裂、坑槽、修补困难等问题逐渐都暴露出来了，给后期运营、养护管理带来了很大麻烦。

2.2.4 桥面铺装防水结构体系重要性认识不足 设计桥面铺装时，若仅仅依靠单一的防水粘结层来设计桥面防水结构体系，其隔水和防水效果必定无法差强人意，应该考虑铺装层混合料同样具有防水效果，与防水粘结层共同组成桥面铺装防水结构体系。桥面铺装防水具有举足轻重的作用，一旦防水效果不佳，水渗入进来，不仅会加速其结构破坏，更会对桥梁结构安全造成极大威胁，后果不堪设想。因此，必须采取有效措施做好桥跨结构的防水，忽视桥跨结果的防水，将在后期遭受到深重打击。

2.2.5 钢桥面板刚性不足 在早期建设的几座经常出现病害的大跨径桥梁中，桥面板的刚性欠缺。在重交通作用下，桥面板产生了较大的变形，桥面铺装层随着钢桥面产生这种大幅度的反复弯曲变形，使得混凝土性能疲劳、衰退，当反复弯曲变形逐渐超出了沥青混凝土所能容许的竖向变形范围时，沿U形肋部位，产生了纵向开裂。

2.2.6 施工工艺控制不到位 受我国施工机械与施工管理水平的影响，即使同样的结构，国内的施工队伍所形成的产品无法与国外工程相媲美。很多技术从国外引进后，短时间内很难在国内得以成功应用。這除了自身的原因外，还与施工管理人员对工程重要性认识不足，工程质量控制不到位，施工人员素质低等都有关。

2.2.7 其它因素 建设单位在桥面铺装设计、施工、管理中，对桥面铺装结构的协调统一性及体系防水理念认识不足往往只强求铺装的表面功能性作用，而忽视其结构耐久性。桥面结构虽然在短期内未出现破坏，但实际在结构内部，桥梁结构的耐久性已经遭受到威胁。

3 钢桥面铺装施工实施

3.1 铺装施工前准备 钢桥面铺装施工前应根据合同要求准备好各项机械设备、试验检测设备、相关材料及全面的施工组织设计。检查所有设备是否处于正常运行状态；检查所有计量设备是否精准；检查所有操作人员是否到位。

3.2 试验路铺装 在引道或其它道路选择约500m2路段作为钢桥面铺装试验路段。通过试验路铺装工程，确认钢桥面铺装施工工艺，检验施工机具，完成对铺装混合料生产配合比的验证工作，建立施工、质量控制制度，使技术人员及操作人员熟练掌握钢桥面铺装施工工艺。试验路主要施工工艺按钢桥面铺装施工工艺的规定进行。

3.3 桥面铺装施工实施

3.3.1 喷砂除锈及防腐层 喷砂前应检查钢桥面板的外观，确保表面无焊瘤、飞溅物、针孔、飞边和毛刺等，否则必须通过打磨加以清除，锋利的边角必须处理到半径2mm以上的圆角。用清洁剂或溶剂清洗钢桥面板表面的油、油脂、盐分及其它脏物。用高压清水清洁，直至无油污、尘垢为止。

3.3.2 防水粘结层 检验合格后，在3h内实施防腐涂层，当采用喷砂施工时，可用重量比为25%的二甲苯稀释。喷涂过程中宜人工用干燥滚筒补刷任何流淌。底涂层用量100～200g/m2，干膜厚度约为50um。

3.3.3 浇筑式沥青混合料的施工 因为浇筑式是自流成型无须碾压的沥青涂料，因此，铺装下层的摊铺使用浇筑式专用摊铺机。运至现场的浇筑式沥青涂料应进行流埃尔试验，符合设计要求后，方可摊铺：

边侧限制。浇筑式沥青混凝土在220～250℃摊铺时具有流动性，需设置边侧限制，防止混合料侧向流动。边侧限制采用约35mm厚、300mm宽的钢制或木制挡板，设在车道连接处的边缘。根据钢板表面平整度的情况，用不同厚度的铁片或木片调节，以达到保证铺装表面平整的目的。

厚度控制。在摊铺之前，根据钢板表面情况进行测量放样，确定一定间隔某一点的摊铺厚度，然后调整导轨的高度及边侧限制板，从而确定摊铺厚度。摊铺机整平板有自动的水平设备控制，按照侧限板高度摊铺规定厚度的路面。

3.3.4 改性乳化沥青粘层 在铺装下层铺筑完毕之后，设置改性乳化沥青粘层。改性乳化沥青粘层的施工应对改性乳化沥青生产及满布均具备实践经验的施工队伍施工。粘层用性性乳化沥青采用重交AH-70#沥青加入2%以上改性剂制作而成，乳化制备成性能稳定的改性乳化沥青。改性乳化沥青粘层用量为300～500g/m2。改性乳化沥青粘层在铺装面层混合料摊铺前一天施工（必须在面层混合料摊铺8h前完工），要求洒布均匀并基本满布。

4 小结

就江西南昌洪都大桥、英雄大桥在施工过程中所遇到的一些施工问题，相关单位互相协作，提出了一些有效的预防处治措施，采用复合改性沥青，作为桥面铺装浇筑式沥青混凝土用沥青结合料，使得混合料的综合性能有一定的改善的同时，降低材料的成本。

参考文献：

[1]陈小周，陈先华，王晓，王建伟.浇注式沥青混凝土在钢桥面中央分隔带铺装中的应用[J].交通科技，2007（03）.

[2]陈小兵，徐利彬，罗瑞林，刘晗.纵坡对钢桥面铺装层力学响应的影响（英文）[J].Journal of Southeast University（English Edition），2018（01）.

[3]路凯冀，周成昀，曾蔚，王旭东.胶粉复合改性沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用研究[J].筑路机械与施工机械化，2007（02）.